Технология внутрипластового горения, известная миру как термический метод для повышения нефтеотдачи, не только активно используется, но и заметно совершенствуется. Напомним, процесс сгорания нефти в пласте представляет из себя сложный физико-химический процесс, включающий химические реакции между нефтью, газом, водой и горной породой. Вполне логично предположить, что минералы способны сыграть ключевую роль в применении данной технологии.

Разговоры о влиянии различных минералов на процесс нефтедобычи начались достаточно давно. Ученым хорошо известно, что пористые свойства и минеральный состав породы влияют на реакции горения сырой нефти, особенно на создание фронта горения. Например, еще в 1983 году было доказано, что каолинит способен ускорять сгорание сырой нефти благодаря своей площади поверхности и каталитическому эффекту. В 1985 году ученые подтвердили, что увеличение удельной поверхности глин может сдвинуть процесс окисления сырой нефти в более низкий температурный диапазон, тем самым снижая энергию активации реакций горения.

С ростом интереса к термическим методам нефтеотдачи, основанным на нагнетании воздуха в скважины, влияние минералов породы на окисление сырой нефти привлекает все больше внимания ученых Казанского федерального университета. Несколькими годами ранее профессор Мустафа Версан Кок, руководитель приоритетного направления «Эконефть» Михаил Варфоломеев, старший научный сотрудник НИЛ «Реологические и термохимические исследования» Ченгдонг Юань, а также другие специалисты приоритетного направления «Эконефть» подтвердили, что значения энергии активации процессов окисления нефти могут быть снижены в результате добавления глинистых пород. До сегодняшнего дня внимание ученых было больше сфокусировано на воздействии глин, однако, как предположила исследовательница Кристина Арискина, здесь стоит уделить не меньшее внимание влиянию карбонатных минералов, ввиду того, что карбонатные коллекторы обладают огромными запасами нефти.

    «С помощью широкого набора термических методов, таких как термогравиметрия, дифференциальная сканирующая калориметрия и так далее, нашей исследовательской группой было обнаружено, что ряд пород способен катализировать процесс горения нефти. Особый интерес представляют карбонаты – кальцит и доломит, являющиеся главными составляющими карбонатных коллекторов, которые содержат значительную долю запасов нефти. В результате работ мы выявили, что данные минералы наряду с глинистыми минералами способны благоприятствовать процессу горения топлива», – сообщила Кристина Арискина.

Следовательно, у ученых приоритетного направления «Эконефть» появилась необходимость проведения дополнительных исследований для предоставления важной информации и руководства по применению процесса горения нефти в карбонатных коллекторах. Подробности работы были опубликованы в Journal of Petroleum Science and Engineering. Результаты лабораторных испытаний показали, что присутствие кальцита и доломита является благоприятным для ускорения реакции горению сырой нефти.

    «Мы обнаружили, что кальцит и доломит способствуют более плавному протеканию реакций окисления нефти. Изученные карбонатные минералы сдвигают зоны горения нефти в область более низких температур и значительно снижают энергию активации окислительных процессов. Более того, следует отметить, что каталитические свойства более выражены у кальцита по сравнению с доломитом», – объяснила исследовательница.

Кальцит и доломит привлекает внимание современных исследователей по целому ряду причин. Например, карбонаты могут входить в состав растворов для промывки нефтедобывающих скважин в процессе бурения, также они являются главными составляющими карбонатных коллекторов, в которых сосредоточена огромная часть нефти, сообщают ученые Казанского федерального университета. Между тем, объем нефти, добытой из карбонатных коллекторов в России, совсем небольшой. Как отмечают специалисты, исследования будут продолжаться, предоставляя оптимальные подходы к непростым залежам России.